沿途的氢把短波长光移出视线
星系之间也有气体,称为星系际介质。其中的中性氢可以吸收和散射紫外光。光穿过不同距离处的气体时,一串氢吸收特征会落在不同的观测波长上。把许多这样的影响叠起来,较短波长的一侧就可能被压得很暗。
这里先用一个清楚的理想化图景:把静止系一百二十一点六纳米以下的光完全截掉,长侧继续透过。它抓住高红移缺光选择的主要位置关系。真实的透射会随气体分布与视线变化;Inoue等人研究的是包含多类吸收体的平均透射模型。
这个近似位于莱曼阿尔法附近。早期红移三左右研究常用的莱曼连续谱电离边缘在更短波长处,两者有不同的物理细节。解释一份具体样本时,应先认清它正在利用哪一道谱结构。
缺口移过的是一段通带
红移十时,波长拉长到十一倍,理想截断落在约一点三三七六微米。红移八时它在一点零九四四微米,红移十三时则到一点七零二四微米。缺口向红端移动,受影响的滤光片也跟着换。
看下面四条NIRCam通带。通带表示不同波长对探测信号的贡献,不是四条没有宽度的竖线。缺口进入一块滤光片后,长侧还在透光,短侧已经暗下去。整块通带的通量会随缺口的位置连续改变。
对应阅读:STScI · Inoue et al. (2014)
光子探测器怎样把整段光合起来
光子探测器接收到的数量,与光谱在通带中的分布有关。每个光子的能量随波长改变,透光效率也在改变。给出一个通带平均谱密度时,必须使用与这种计数方式相应的权重。
对这里按频率写的谱密度,波长积分中的权重是透光效率除以波长。积分号表示把通带切成很细的小段,再把它们的贡献相加。
| 给定的受控源 | 本征紫外绝对星等 | F115W通量(纳扬斯基) | F150W通量(纳扬斯基) |
|---|---|---|---|
| 红移八 | −19.5 | 18.6 | 26.8 |
| 红移十 | −19.5 | 0.0000613 | 18.7 |
| 红移十三 | −20.0 | 0 | 0.00137 |
对应阅读:STScI synphot · STScI · Sandbox Physics
蓝端缺光还要配上红端检出
源的物理通量是非负的,带噪测量却会在真实值两侧起伏。减去背景后,一个几乎没有蓝光的源,测得小正值或负值都很正常。直接把这样的通量取对数,会丢掉有用的误差信息;先保留通量与不确定度,才便于判断这次测量有多显著。
在这份受控例子里,信噪比就是测得总通量除以它的不确定度。筛选要求F115W的信噪比低于二,F150W的高于五,并且F200W的高于三。后两条让较红的图像提供一个可信源。
尘埃也会让颜色变红,因此“红”本身有多种解释。这里的一组较厚尘屏例子仍然通过:F150W信噪比约五点二九,F200W约五点四七,蓝端也足够弱。它告诉我们,尘屏改变光谱,但每个源是否入选仍由实际测量决定。
真实巡天还要辨认低红移星系、恒星与噪声等候选来源。给这些来源建立合适的颜色与光谱模型,才能进一步研究一个观测样本中有多少可靠的远处星系。